1 000 t自航起重船設(shè)計(jì)

張紋梅，楊 輝

(江蘇省船舶設(shè)計(jì)研究所有限公司，江蘇鎮(zhèn)江212003)

1 主要量度

本船為尾機(jī)型、雙機(jī)、雙槳、雙舵、柴油機(jī)推進(jìn)的自航起重船，采用單甲板、單底、全電焊、混合骨架形式結(jié)構(gòu)，在其首部設(shè)一起重能力為1 000 t的桁架式非旋轉(zhuǎn)可變幅起重機(jī)構(gòu)，航區(qū)為沿海、A級(jí)航區(qū)。本船在主鉤和副鉤不吊重時(shí)，可在臂架頭部安裝1個(gè)起重能力為200 t的副桿鉤，以滿足吊高要求;主鉤和副鉤滿負(fù)荷吊重時(shí)，副桿必須拆除。遠(yuǎn)距離航行時(shí)，臂架可變幅到較安全位置。船在長(zhǎng)江內(nèi)航行時(shí)，要求能夠通過(guò)限高為45 m的潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江公路大橋。

船體結(jié)構(gòu)、穩(wěn)性、干舷、消防救生、航行信號(hào)設(shè)備等均按《國(guó)內(nèi)航行海船建造規(guī)范》(2006)、《非國(guó)際航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》(2004)、《國(guó)內(nèi)航行法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則修改通報(bào)》(2006、2008)、《起重船設(shè)備法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》(1999)、《船舶與海上設(shè)施起重設(shè)備規(guī)范》(2007)及其他現(xiàn)行規(guī)范對(duì)起重船的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1 000 t自航起重船主要量度如下:

2 總體布置

1 000 t自航起重船的總布置圖如圖1所示。主甲板以下:主甲板以下共設(shè)3道縱艙壁和6道橫艙壁?？v艙壁和橫艙壁將全船分為機(jī)艙、舵機(jī)艙、壓載艙、油艙、淡水艙、儲(chǔ)物艙、錨鏈艙和空艙等。

主甲板以上:尾部主甲板面主要布置起升和變幅絞車，F(xiàn)r24至 Fr35．5布置寬度為14．4 m的甲板室。中部布置錨泊定位絞車、2臺(tái)10 t的甲板回轉(zhuǎn)吊等設(shè)備。首部主甲板為主要作業(yè)區(qū)域，在首中部布置1臺(tái)錨機(jī)，用于收放航行錨。在主甲板的兩舷和首尾布置系泊設(shè)備，千斤柱位于主甲板中后部，龍門架位于主甲板首部，龍門架上布置起重用桁架式主臂架。在主臂架的頭部設(shè)置1個(gè)可拆卸的副桿，滿足副桿鉤200 t的起重能力。

甲板室區(qū)域共設(shè)有3層甲板室。第1層的主甲板室布置機(jī)艙棚、空調(diào)機(jī)室、充放電間、儲(chǔ)物間、船員室、廚房、餐廳、盥洗間，梯道以及進(jìn)入消防泵艙的通道，通過(guò)機(jī)艙棚內(nèi)的梯道可進(jìn)出機(jī)艙。第2層的居住甲板布置盥洗間、儲(chǔ)物間、船員室、會(huì)議室，梯道等。第3層的駕駛甲板布置駕駛室、衛(wèi)生間，煙囪、梯道等。駕駛室內(nèi)布置駕駛臺(tái)，在駕駛臺(tái)的前部布置半沉降式的起重操縱控制臺(tái)，操縱臺(tái)的沉降高度必須滿足不進(jìn)行起重作業(yè)時(shí)駕駛?cè)藛T的視線不受影響的要求。

圖1 1 000 t自航起重船總布置圖

3 型線特點(diǎn)及性能

本船為自航起重船，在充分保證起重船在各種工況下的穩(wěn)性和浮態(tài)的情況下，應(yīng)便于結(jié)構(gòu)施工。本船采用箱型船體外形，首尾部適當(dāng)起翹，舭部及首尾轉(zhuǎn)角處采用小半徑的圓弧過(guò)渡，以適當(dāng)減小阻力。

本船在設(shè)計(jì)吃水、深水、風(fēng)力小于蒲氏2級(jí)及新漆時(shí)，航速約為14．5 km/h，續(xù)航力約為6 000 km，自持力為20天。

4 船體結(jié)構(gòu)

主船體在 Fr18、Fr33、Fr40、Fr50、Fr56．5、Fr63設(shè)延伸到兩舷的橫艙壁;在中縱、距中10．2 m左右兩舷分別設(shè)縱艙壁;在龍門架、千斤柱的底座位置設(shè)短的橫艙壁和縱艙壁進(jìn)行局部加強(qiáng)或艙室分隔，在其他需要加強(qiáng)的部位設(shè)縱向、橫向框架或桁架進(jìn)行加強(qiáng)。

本船主船體主要結(jié)構(gòu)用鋼均采用CCSB級(jí)，普通構(gòu)件和甲板室采用CCSA級(jí)，千斤柱結(jié)構(gòu)、臂架底座及龍門架部位結(jié)構(gòu)主要采用DH32高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。龍門架、千斤柱等部位的主船體甲板和船體結(jié)構(gòu)作局部加強(qiáng)，以保證足夠的強(qiáng)度和剛度。主甲板在布置絞車的部位也作相應(yīng)加強(qiáng)。普通鋼結(jié)構(gòu)間的焊接用結(jié)422普通酸性焊條進(jìn)行焊接，高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼部位的構(gòu)件以及絞車座、系纜柱、滾柱導(dǎo)纜器、機(jī)座的焊接用結(jié)506堿性焊條進(jìn)行焊接。船體結(jié)構(gòu)的焊縫檢查和密性試驗(yàn)等應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行以保證船舶的可靠性。

在船體結(jié)構(gòu)的總強(qiáng)度及龍門架承受載荷部分，按照《船舶及海上設(shè)施起重設(shè)備規(guī)范》(2007)要求，采用ANSYS有限元軟件對(duì)1 000 t自航起重船的起重情況等各種載荷工況下的船體及龍門架進(jìn)行三維模型計(jì)算與分析。強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果表明，船體及龍門架在各種組合載荷下能安全運(yùn)行，但起重船在過(guò)橋工況下船體和龍門架局部應(yīng)力接近許用應(yīng)力值，因此起重船要注意在該工況下的運(yùn)行安全。

5 穩(wěn)性及干舷

1 000 t起重船屬于法規(guī)規(guī)定的起重船范疇，法規(guī)對(duì)起重船的穩(wěn)性要求包括航行、避風(fēng)和作業(yè)狀態(tài)下穩(wěn)性高度、穩(wěn)性衡準(zhǔn)數(shù)和穩(wěn)性力臂曲線等。本船穩(wěn)性滿足中華人民共和國(guó)海事局《國(guó)內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)規(guī)則》(2004)對(duì)沿海航區(qū)船舶的穩(wěn)性要求，并且按《國(guó)內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)規(guī)則》(2004)對(duì)起重作業(yè)、調(diào)遣狀態(tài)穩(wěn)性的要求校核:

(1)全部燃料和備品調(diào)遣航行狀態(tài)。

(2)10%燃料和備品調(diào)遣航行狀態(tài)。

(3)全部燃料和備品吊重1 000 t作業(yè)狀態(tài)。

(4)10%燃料和備品吊重1 000 t作業(yè)狀態(tài)。

(5)全部燃料和備品避風(fēng)狀態(tài)。

(6)10%燃料和備品避風(fēng)狀態(tài)。

(7)全部燃料和備品加副桿吊重200 t作業(yè)狀態(tài)。

(8)10%燃料和備品加副桿吊重200 t作業(yè)狀態(tài)。

經(jīng)計(jì)算，本船上述各種狀態(tài)經(jīng)自由液面修正后，穩(wěn)性均滿足法規(guī)的要求。

本船干舷滿足中華人民共和國(guó)海事局《國(guó)內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)規(guī)則》(2004)的干舷要求。

6 機(jī)電設(shè)備

本船為自航起重船，配備的主機(jī)及輔機(jī)如下:

主機(jī)型號(hào)及臺(tái)數(shù):6320ZCd-4(廣州柴油機(jī)廠)×2臺(tái)

最大持續(xù)功率:1 324 kW×2

額定轉(zhuǎn)速:500 r/min

齒輪箱型號(hào)及名義速比:GWC45．49(杭州前進(jìn))i=2:1

輔機(jī)發(fā)電機(jī)組及臺(tái)數(shù):800 kW船用發(fā)電機(jī)組(8200配)×2臺(tái)

本船根據(jù)使用情況，為了滿足船舶停泊時(shí)的用電需要，還配備了1臺(tái)停泊發(fā)電機(jī)組。

7 船舶建造與安裝

本船船體結(jié)構(gòu)和臂架、千斤柱等均采用分段建造的方式進(jìn)行施工。臂架和千斤柱在平臺(tái)上合攏后，利用浮吊起吊到船舶上進(jìn)行定位安裝，然后完成變幅和起重用鋼絲繩的安裝，完成安裝整船的組裝。